CN114797139A - 含高浓度固体颗粒物的粗四氯化钛电加热装置及蒸馏系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及含高浓度固体颗粒物的粗四氯化钛电加热装置及蒸馏系统，粗四氯化钛电加热装置包括电加热釜，电加热釜内设有固定网板，并在固定网板上安装有多根竖向设置的电加热棒；固定网板上开设有多个供物料通过的过流孔，固定网板的中心设有和电加热釜上端面的中心出料管上下对应的通孔，并在通孔内安装中心堵管，中心堵管的上端低于电加热釜的上端面；电加热釜的侧壁设有切向设置的加热釜进料管，加热釜进料管的位置低于由多根电加热棒所组成的加热区；电加热釜的底部设有排污控制阀；蒸馏系统包括由蒸馏塔和蒸馏塔釜以及所述的粗四氯化钛电加热装置。本发明可以保证高沸点杂质分离系统的生产稳定，大大减少系统的热量损失。

Description

含高浓度固体颗粒物的粗四氯化钛电加热装置及蒸馏系统

技术领域

本发明属于四氯化钛生产工艺技术领域，具体涉及一种含高浓度固体颗粒的粗四氯化钛电加热装置及蒸馏系统。

背景技术

在沸腾氯化炉中富钛料和焦炭混合与氯气反应生成四氯化钛气体，四氯化钛气体通过炉顶烟道流通，保持较高气体温度，经喷淋降温后，在隔板除尘系统或者旋风除尘系统内进行气固分离，四氯化钛气体在冷凝系统中冷凝后得到粗四氯化钛产品。但是除尘系统不能够完全对固体颗粒物进行分离，尤其是产能越大，气体流速越高，气流携带颗粒物进入冷凝系统的量越多，导致粗四氯化钛中固体颗粒物含量越高。粗四氯化钛提纯需要两级以上蒸馏系统进行分离，一级蒸馏系统分离高沸点杂质（包含大部分固体颗粒物），另外一级蒸馏系统分离低沸点杂质。粗四氯化钛首先进入一级蒸馏系统分离高沸点杂质，现有工艺技术为粗四氯化钛通过泵输送进入到蒸馏塔釜，蒸馏塔采用板式塔，塔釜内采用液下循环泵将四氯化钛抽出，送入列管式换热器内进行加热，加热源为蒸汽，加热后四氯化钛通过孔板喷入塔下部，其中一部分四氯化钛泥浆在泵出口侧线排出蒸馏系统，作为蒸馏系统排污，返回前道泥浆喷淋工序。通过粗四氯化钛循环加热，将四氯化钛液体加热至过热，过热四氯化钛液体通过孔板喷入塔内，有足够气化空间，四氯化钛液体出现闪蒸，气体往上走，保证了蒸馏塔的气相组分供应。随着蒸馏塔有效分离高沸点杂质，塔顶产品为四氯化钛产品，塔釜液持续浓缩，固体颗粒物含量会越来越高，必须保证持续将一部分四氯化钛泥浆排出蒸馏系统，保证产品质量及生产稳定。

但是现有技术有多项技术问题难以解决，首先，列管式换热器对输送高固体颗粒物含量的介质，换热管内壁极其容易附着颗粒物，频繁出现堵塞情况，导致换热效率严重下降，必须进行停运疏通处理，疏通过程中需要水洗且换热器易损伤，寿命降低，且有蒸汽泄漏进产品的质量和安全风险；其次，循环泵输送介质为比较均匀的物料，排污四氯化钛泥浆与循环四氯化钛的固体颗粒物含量一致，排污效果差，排污量大，热损失量比较大；最后，蒸汽热源为公共热源，采暖季热源紧缺，往往出现蒸汽压力不足，热源供应紧张情况，严重制约了四氯化钛精制系统的稳定生产，已经成为重要的卡脖子问题。

发明内容

本发明针对目前列管换热器加热高浓度固体颗粒物的四氯化钛泥浆过程中的换热器换热效率下降，排污热损失大以及采暖季蒸汽供应不足的问题，提出一种含高浓度固体颗粒的粗四氯化钛电加热装置及蒸馏系统，保证了高沸点杂质分离系统的生产稳定，大大减少系统的热量损失。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种含高浓度固体颗粒物的粗四氯化钛电加热装置，用于和粗四氯化钛高沸点杂质分离系统配合使用，包括电加热釜，电加热釜内设有固定网板，并在固定网板上安装有多根竖向设置的电加热棒，电加热棒从电加热釜的上端面穿出；所述固定网板上开设有多个供物料通过的过流孔，固定网板的中心设有和电加热釜上端面的中心出料管上下对应的通孔，并在通孔内安装中心堵管，中心堵管的上端低于电加热釜的上端面，中心堵管的下端面不高于电加热棒的下端面，所述中心出料管通过管线和高沸点杂质分离系统的蒸馏塔连接；所述电加热釜的侧壁设有切向设置的加热釜进料管，加热釜进料管的位置低于由多根电加热棒所组成的加热区，加热釜进料管和高沸点杂质分离系统中塔釜内的液下循环泵的出口连通；电加热釜的底部设有排污控制阀。

所述固定网板上围绕其圆心设有多圈开孔环，在固定网板由内向外的径向方向上，奇数圈或偶数圈的开孔环上设置用于安装电加热棒的安装孔；所述的过流孔为沿圆周延伸的腰型孔，分布在各个开孔环上，并且位于同一开孔环上的过流孔和安装孔交替设置。

设有安装孔的开孔环上的过流孔为第一腰型孔，没有设置安装孔的开孔环上的过流孔为第二腰型孔，第二腰型孔的长度大于第一腰型孔的长度。

所述固定网板上下设置两块，固定网板与电加热釜上端面通过多根支撑管焊接，固定网板与中心堵管焊接，以支撑中心堵管。

电加热釜的上端面设有接线盒，设置有与电加热棒连接的接线柱。

所述接线盒的底部和电加热釜的上端面之间设有隔热层。

所述电加热釜为锥柱复合筒体，上部为柱形筒体，下部为锥形筒体，所述加热区和加热釜进料管均设置在柱形筒体，所述排污控制阀设置在锥形筒体底部的排污管上。

所述中心堵管的下端面与所述电加热棒的下端面平齐。

在上述技术方案的基础上，本发明进一步提出了一种粗四氯化钛的蒸馏系统，包括由蒸馏塔和蒸馏塔釜构成的高沸点杂质分离系统，蒸馏塔釜设有粗四氯化钛进料管，还包括所述的粗四氯化钛电加热装置，所述的中心出料管通过管线和蒸馏塔塔身设置的蒸馏塔进料孔板连接。

所述蒸馏塔釜的粗四氯化钛进料管上设有塔釜进料控制阀，塔釜进料控制阀和蒸馏塔釜上的塔釜液位监测装置连锁设置。

本发明的有益效果是：本发明所用的电加热的加热装置在加热粗四氯化钛液时，物料沿电加热釜旋转上升，可以与多根电热棒充分的接触，有充分的的加热时间，且加热温度均匀，从而使得其中的固体颗粒物可以充分沉降浓缩，沉降的固体颗粒物穿过固定网板上的腰型孔沉降到电加热釜的锥形筒体位置，被排污控制阀排出，由于固体颗粒物可以得到更好的浓缩，因此排污产品中固体颗粒物的浓度更高，使得排污量减少1/2，热损失也大大减少，节能6%；此外，本发明通过固定网板和中心堵管的配合使用，可以避免进入电加热釜的物料直接流经固定网板中心不经充分加热通过中心出料管排出，保证了物料的充分加热，不出现加热死区，经过试验，本发明采用的电加热釜结构可以使得物料在釜内加热滞留的时间达到40秒以上，保证了物料被加热的时间。

因此，本发明的电加热装置不仅可以完全取代现有技术中的换热器蒸汽加热技术，将循环四氯化钛温度加热至160℃以上，满足生产需求，还可以消除换热器管路堵塞需要停运疏通的问题，保证了生产的连续性，提高了加热效率，也解决了蒸汽不足时生产不稳定的问题，经试验，系统持续稳定运行可以保持60天以上。

附图说明

图1为本发明所述粗四氯化钛电加热装置及蒸馏系统的结构示意图；

图2为本发明中固定网板的结构示意图；

图中标记：1、蒸馏塔，2、蒸馏塔釜，3、塔釜进料控制阀，4、塔釜液位监测装置，5、蒸馏塔进料孔板，6、液下循环泵，7、电加热釜，8、加热釜进料管，9、排污控制阀，10、中心出料管，11、接线盒，12、中心堵管，13、电加热棒，14、固定网板，15、安装孔，16、过流孔，17、中心通孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

一种含高浓度固体颗粒物的粗四氯化钛的蒸馏系统，包括由蒸馏塔1和蒸馏塔釜2构成的高沸点杂质分离系统以及粗四氯化钛电加热装置。

所述的粗四氯化钛电加热装置包括电加热釜7、固定网板14和多根电加热棒13，电加热釜7为锥柱复合筒体结构，上部为柱形筒体，下部为锥形筒体，锥形筒体的大直径端和柱形筒体下端连接，锥形筒体的底端连接排污管，并在排污管上安装排污控制阀9，通过调节排污控制阀9开度，控制电加热釜7连续稳定排出更高浓度颗粒物四氯化钛泥浆；所述柱形筒体的筒壁靠下位置沿切向设置加热釜进料管8，使得含有高浓度固体颗粒的粗四氯化钛液进入电加热釜7后旋转上升，以防止出现物料不流动的死区。所述柱形筒体上端面的中心连接有中心出料管10，中心出料管10和电加热釜7内部连通，柱形筒体上端面还安装有接线盒11，中心出料管10从接线盒11穿出，接线盒11内设有接线柱，电加热棒13穿过柱形筒体的上端面通过接线柱和外部电源连接，接线盒11底部和柱形筒体的上端面之间设有隔热层，以避免电加热釜7内高温造成接线盒11超温。

所述的固定网板14设置为两块，均为全网孔结构。固定网板14通过多根支撑管与电加热釜上端面法兰焊接，固定网板14用于固定各个电加热棒13，并保持电加热棒13之间的间隙，同时为物料流动以及固体颗粒沉降提供通道，为此，所述固定网板14上设有多圈开孔环，在开孔环上开设不同的通孔，根据通孔的形状分为圆形孔和腰型孔，圆形孔用于电加热棒13的固定支撑，腰型孔主要用于物料的流动，因此从作用上来看，圆形孔为安装孔15，腰型孔为过流孔16。为了保证电加热棒13之间的间距，在固定网板14由内向外的径向方向上，奇数圈或偶数圈的开孔环上设置所述的安装孔15，并且在同一开孔环上，安装孔15和过流孔16还交替设置，安装孔15和过流孔16之间仅保留用于电加热棒13固定的空间，进而最大限度的设置过流孔16，以确保粗四氯化钛液的流动和固体颗粒物的沉降。在没有设置安装孔15的开孔环上，设置长度更大的腰型孔作为过流孔16，即设有安装孔15的开孔环上的过流孔16为第一腰型孔，没有设置安装孔15的开孔环上的过流孔16为第二腰型孔，第二腰型孔的长度大于第一腰型孔的长度。

为了避免电加热釜7内的粗四氯化钛液不经电加热棒13的加热区充分加热而直接从中心出料管10流出，在电加热釜7的中心设置中心堵管12，中心堵管12固定在固定网板14的中心通孔17中，中心堵管13为空心管，其上下均焊接堵板，其上端低于电加热釜7上端面的中心出料管口，中心堵管12的下端与各个电加热棒13的下端平齐，且均高于所述加热釜进料管8。

所述的电加热棒13采用0Cr20Ni80材质电热丝，与物料接触的套管材质选用316L不锈钢，以防止被物料腐蚀，电加热棒13总的加热功率达到1000KW。

所述的蒸馏塔釜2设有粗四氯化钛进料管，粗四氯化钛进料管上设有塔釜进料控制阀3，塔釜进料控制阀3和蒸馏塔釜2上的塔釜液位监测装置4连锁设置，当塔釜液位监测装置4检测到塔釜液位低于设定值时，通过控制器开启塔釜进料控制阀3向蒸馏塔釜内补充物料，进而保持塔釜内液位的稳定；蒸馏塔釜2内设有液下循环泵6，液下循环泵6的出液口通过管道和所述电加热釜7的加热釜进料管8连接，为电加热釜7提供物料，并保证物料的正常输送；所述蒸馏塔1上设有蒸馏塔进料孔板5，蒸馏塔进料孔板5通过管道和电加热釜7顶部的中心出料管10连接，电加热釜7内过热的粗四氯化钛液被送到蒸馏塔进料孔板5，喷入蒸馏塔1最下层塔板下部进行闪蒸，保证了蒸馏塔1内部的上升气流。

本发明所述的一种含高浓度固体颗粒的粗四氯化钛电加热装置及蒸馏系统可以完全代替传统换热器蒸汽加热的技术方法，解决了蒸汽不足时生产不稳定问题；同时克服了换热器粘壁堵塞导致换热效率降低的症结，设备连续运行可靠性更高；而且固体颗粒物得以进一步沉降浓缩，排污产品中固体颗粒物浓度更高，排污量减少1/2，热损失显著降低，节能6%。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含高浓度固体颗粒物的粗四氯化钛加热装置，用于和粗四氯化钛蒸馏系统中的高沸点杂质分离系统配合使用，其特征在于：包括电加热釜，电加热釜内设有固定网板，并在固定网板上安装有多根竖向设置的电加热棒，电加热棒从电加热釜的上端面穿出；所述固定网板上开设有多个供物料通过的过流孔，固定网板的中心设有和电加热釜上端面的中心出料管上下对应的通孔，并在通孔内安装中心堵管，中心堵管的上端低于电加热釜的上端面，中心堵管的下端面不高于电加热棒的下端面，所述中心出料管通过管线和高沸点杂质分离系统的蒸馏塔连接；所述电加热釜的侧壁设有切向设置的加热釜进料管，加热釜进料管的位置低于由多根电加热棒所组成的加热区以及低于中心堵管的下端面，加热釜进料管和高沸点杂质分离系统中塔釜内的液下循环泵的出口连通；电加热釜的底部设有排污控制阀。

2.根据权利要求1所述的一种含高浓度固体颗粒物的粗四氯化钛电加热装置，其特征在于：所述固定网板上围绕其圆心设有多圈开孔环，在固定网板由内向外的径向方向上，奇数圈或偶数圈的开孔环上设置用于安装电加热棒的安装孔；所述的过流孔为沿圆周延伸的腰型孔，分布在各个开孔环上，并且位于同一开孔环上的过流孔和安装孔交替设置。

3.根据权利要求2所述的一种含高浓度固体颗粒物的粗四氯化钛电加热装置，其特征在于：设有安装孔的开孔环上的过流孔为第一腰型孔，没有设置安装孔的开孔环上的过流孔为第二腰型孔，第二腰型孔的长度大于第一腰型孔的长度。

4.根据权利要求1~3任一项所述的一种含高浓度固体颗粒物的粗四氯化钛电加热装置，其特征在于：所述固定网板上下设置两块，固定网板与电加热釜上端面通过多根支撑管焊接，固定网板与中心堵管焊接，以支撑中心堵管。

5.根据权利要求1所述的一种含高浓度固体颗粒物的粗四氯化钛电加热装置，其特征在于：电加热釜的上端面设有接线盒，设置有与电加热棒连接的接线柱。

6.根据权利要求5所述的一种含高浓度固体颗粒物的粗四氯化钛电加热装置，其特征在于：所述接线盒的底部和电加热釜的上端面之间设有隔热层。

7.根据权利要求1所述的一种含高浓度固体颗粒物的粗四氯化钛电加热装置，其特征在于：所述电加热釜为锥柱复合筒体，上部为柱形筒体，下部为锥形筒体，所述加热区和加热釜进料管均设置在柱形筒体，所述排污控制阀设置在锥形筒体底部的排污管上。

8.根据权利要求1所述的一种含高浓度固体颗粒物的粗四氯化钛电加热装置，其特征在于：所述中心堵管的下端面与所述电加热棒的下端面平齐。

9.一种粗四氯化钛的蒸馏系统，包括由蒸馏塔和蒸馏塔釜构成的高沸点杂质分离系统，蒸馏塔釜设有粗四氯化钛进料管，其特征在于：还包括如权利要求1~8任一项所述的粗四氯化钛加热装置，所述的中心出料管通过管线和蒸馏塔塔身设置的蒸馏塔进料孔板连接。

10.根据权利要求9所述的蒸馏系统，其特征在于：所述蒸馏塔釜的粗四氯化钛进料管上设有塔釜进料控制阀，塔釜进料控制阀和蒸馏塔釜上的塔釜液位监测装置连锁设置。

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